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PART12펄스회로(Pulse Circuit)

실험 4 :단안정 멀티바이브레이터 회로

이론

펄스를 일정시간 늦춘다던가, 일정 시간 스위치를 개폐한다든가 할 때, 단안정 멀티바이브레이터가 쓰인다. 단안정 멀티바이브레이터는 그림 12-15와 같이 비안정 멀티바이브레이터의 한쪽 결합 회로를 저항 분할에 의해서 구성한 것과 같다.

정상 상태에서는 Tr2는 Rk1에 의해서 베이스 전류가 흘러 ON이 되고, Tr1은 Tr2의 콜렉터가 0V이므로 Rk2, RB에 의해서 베이스에 (-)전압이 걸려 OFF가 된다. Ck2는 거의 전원전압 정도로 충전되어 있게 되며 이때, (-)의 트리거 펄스가 들어오면 Tr1의 콜렉터 전위가 내려가고 Tr2의 베이스에 Ck1의 전압이 (-)방향으로 걸려 Tr2 OFF가 된다. Tr1은 Tr2의 콜렉터 전압이 올라감으로써, 베이스 전류가 흘러 ON이 되고, Tr2를 완전히 OFF 상태가 되게 한다. 그 뒤 Ck1의 전하는 Rk1을 통하여 방전을 시작하고, Ck2의 전위가 (-)전위로부터 VBE + VE가 된 순간부터 Tr2가 다시 ON, Tr1은 OFF되어 원래의 상태로 돌아간다. 여기서 Ck1이 방전을 시작하여 Tr2가 다시 ON이 되기까지의 시간이 동작시간 T이다.

Ck1, Rk1을 방전하는 전하의 식은 다음과 같다.

R_k1∙dq/dt+q/C_k1 =V_cc

위 식에서 초기 조건 t=0, VCk1 = -VCC라 놓고, Tr2의 베이스 전압을 구하여, VB(Tr2) = VBE + VE + VE ≅ 0V가 될 때까지의 시간을 구하면 동작 시간은 T=0.69Rk1∙Ck1 이 된다.

실험 과정

1. M-12의 회로-4를 이용하여 그림 12-16과 같이 회로를 구성한다. 그리고 100Hz 및 1000Hz 펄스 신호를 입력단 4c-4d 양단에 인가한다.

2. 출력 주파수 및 입력 펄스주기, 출력 펄스주기를 측정하여 표 12-6에 기록한다.

3. 표 12-7에 주어진 R3값을 변화시키면서 출력의 펄스폭을 측정하여 기록하고 계산값을 해당란에 기록한다.

tab1

실험 12-4.1 단안정 멀티바이브레이터(Monostable Multivibrator)회로 실험
(M12의 Circuit-4에서 그림 12-16와 같이 회로를 구성한다.)

1.결선방법
1.전원 결선은 내부적으로 결선되어 있다.
2.계측기 결선

함수 발생기 연결

전면 패널의 Signal Output에 BNC 케이블을 연결하고 Circuit-4의 4a 단자에 적색 리드선을 연결하고, 4b 단자에 흑색 리드선을 연결한다.

오실로스코프 및 전압계 연결

Input 전압 측정 결선 : 전면패널 Signal Input의 CH A A+ 단자와 Circuit-4의 4a 단자 간을 적색선으로, A- 단자와 4b 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

Output 전압 측정 결선 : 전면패널 Signal Input의 CH B B+ 단자와 Circuit-4의 4h 단자 간을 적색선으로, B- 단자와 4i 단자 간을 흑색선으로 연결한다.

2.결선도
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3.측정 방법
  1. 1M12의 Circuit-4에서 그림 12-16와 같이 회로를 구성한다. 이때 R3는 전부 High에 위치한다.
  2. 2Touch LCD 패널에서 analog output 을 선택하고, Amplitude의 Range를 20vpp, Amplitude를 amplitude 50%선택한다. 그리고 Frequency를 100 를 선택하여 100hz가 되도록 한다. Signal은 square, 을 선택하고 난 후 on 을 클릭하여 출력을 Circuit-4로 내 보낸다.

    VoltAndAmpereMeter

  3. 3전면 패널 analog input 을 선택하고 Oscilloscope 화면에서 나타난 파형을 표 12-6 해당란에 그린다.

    Oscilloscope

  4. 4Touch LCD 패널의 좌측 하단에 quick launch 를 선택하고, Analog Output를 클릭하여 나타난 창에서 Frequency의 100 오른쪽 arrow right 을 조정하여 1kHz를 출력하게 하여 나타난 입출력파형을 표 12-6 해당란에 기록한다.

    AnalogOutput Function

    Oscilloscope

  5. 5표 12-7에 주어진 R3값을 변화시키면서 출력의 펄스폭을 측정하여 기록하고 계산값을 해당란에 기록한다.

    R3를 표 12-7과 같이 설정하면서 전면 패널 analog input 을 선택하고 Oscilloscope 화면에서 나타난 파형을 표 12-7 해당란에 그리고, 펄스 폭을 기록하고 계산한다.

    result_table
    R3
    [㏀]
    124815
    1㏀2㏀4㏀8㏀15㏀
    sw SW4SW3SW2SW1 SW4SW3SW2SW1 SW4SW3SW2SW1 SW4SW3SW2SW1 SW4SW3SW2SW1
    LLLH LLHL LHLL HLLL HHHH

    1kΩ : Oscilloscope

    2kΩ : Oscilloscope

    4kΩ : Oscilloscope

    8kΩ : Oscilloscope

    15kΩ : Oscilloscope

  6. 6함수 발생기 입력을 Input-1의 4a-4b 단자에서 Input-2의 4c-4d 단자 간으로 옮겨 표 12-7에 주어진 R3값을 변화시키면서 출력의 펄스폭을 측정하여 기록하고 계산한다.

    결선도

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  7. 7측정이 끝나면 quick launchon red 을 클릭하여 출력을 차단시킨다.
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실험 결과 보고서

result
단안정 멀티바이브레이터 회로
1. 실험 결과표

표 12-6

result_table
입력 주파수100㎐ (구형파)1000㎐ (구형파)
입출력 펄스주기
입력(황색)
Q1출력(청색)
section paper section paper
출력주파수
입력펄스 주기
출력 펄스주기

표 12-7 (단 입력신호는 1000㎐ Pulse (Duty Cycle 1:1))

result_table
R3=1[㏀]Input-1Input-2
출력 펄스 출력파형 section paper section paper
펄스폭 [㎳]
계산값 [㎳]
R3=2[㏀]Input-1Input-2
출력 펄스 출력파형 section paper section paper
펄스폭 [㎳]
계산값 [㎳]
R3=4[㏀]Input-1Input-2
출력 펄스 출력파형 section paper section paper
펄스폭 [㎳]
계산값 [㎳]
R3=8[㏀]Input-1Input-2
출력 펄스 출력파형 section paper section paper
펄스폭 [㎳]
계산값 [㎳]
R3=15[㏀]Input-1Input-2
출력 펄스 출력파형 section paper section paper
펄스폭 [㎳]
계산값 [㎳]
2. 검토 및 정리
1) 측정 파형에서 펄스 폭을 계산하고 기록하고, 다음 주어진 식으로 계산하여 계산값을 기록하고 비교한다.
T=0.69Rk1∙Ck1
2) Input-1과 Input-2의 차이점은 무엇인가?
3. 실험 결과에 대해 토의한다.